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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters, insbesondere eines Kraftstofftanks, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Herstellen eines Behälters, insbesondere eines Kraftstofftanks, ist beispielsweise bereits der
EP 2 946 905 A1 als bekannt zu entnehmen. In seinem fertig hergestellten Zustand wird der Behälter genutzt, um ein Medium, insbesondere ein Fluid, aufzunehmen und beispielsweise zu speichern. Bei dem Medium handelt es sich um einen Kraftstoff, um einen flüssigen Kraftstoff, mittels welchem beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, betreibbar ist. Bei dem Verfahren wird der Behälter mittels eines Herstellungsverfahrens aus einem Kunststoff beziehungsweise aus einem Kunststoffmaterial geformt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Medium mittels des Behälters besonders vorteilhaft aufgenommen werden kann, wobei die Kosten der Herstellung des Behälters besonders gering gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das beispielsweise als Fluid, insbesondere als Flüssigkeit, ausgebildete Medium mittels des Behälters besonders vorteilhaft aufgenommen werden kann, wobei gleichzeitig die Kosten der Herstellung des Behälters besonders gering gehalten werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des beispielsweise als Tank, insbesondere als Kraftstofftank, ausgebildeten Behälters mit wenigstens einem gegenüber dem Kunststoff hitzebeständigeren Hitzeschutzelement versehen wird, indem das vorzugsweise bereits hergestellte Hitzeschutzelement während des Formens mit dem Kunststoff verbunden wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus Kunststoff hergestellte Behälter, insbesondere Tanks, üblicherweise nach ihrer Herstellung mit Hitzeschutzelementen versehen werden, um eine hinreichende Hitzebeständigkeit, insbesondere Feuerbeständigkeit, der Tanks zu realisieren. Das jeweilige Hitzeschutzelement ist somit ein zusätzliches Anbauteil, welches an dem Behälter nach dessen Herstellung angebracht wird. Somit werden der jeweilige Behälter und das jeweilige Hitzeschutzelement separat voneinander hergestellt. Üblicherweise besteht das Problem, dass ein herkömmlicher, aus Kunststoff hergestellter Behälter Feuer beziehungsweise hohen Temperaturen ohne zusätzliche Anbauteile nicht standhält. Das separate Herstellen der Hitzeschutzelemente und der Behälter und das nach der Herstellung der jeweiligen Behälter durchgeführte Versehen der Behälter mit den als Anbauteilen ausgebildeten Hitzeschutzelementen ist zeit- und somit kostenintensiv, wobei das jeweilige Hitzeschutzelement beispielsweise nachträglich als Folie, Matte und/oder Hitzeschutzblech an den Behälter angebracht wird. Dieses Anbringen ist ein Arbeitsaufwand, welcher zusätzlich zu der Herstellung des Behälters an sich erforderlich ist. Außerdem führen solche Anbauteile zu einem erhöhten Gewicht und zu einem erhöhten Bauraumbedarf.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da das Hitzeschutzelement nicht nach der Herstellung des Behälters an den Behälter angebracht wird, sondern während der Herstellung des Behälters mit dem Kunststoff, aus welchem der Behälter hergestellt wird, verbunden wird. Dadurch wird das Hitzeschutzelement während der Herstellung des Behälters an sich mit diesem verbunden, sodass der Behälter während seiner Herstellung mit dem Hitzeschutzelement versehen wird. Dadurch kann der Behälter auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit dem Hitzeschutzelement versehen werden, wobei das Gewicht und der Bauraumbedarf des mit dem Hitzeschutzelement versehenen Behälters besonders gering gehalten werden kann.
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Insbesondere ist es denkbar, das Hitzeschutzelement während des Formens des Kunststoffes und somit während des Durchführens des Herstellungsverfahrens zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Kunststoff einzubetten und dadurch mit dem Kunststoff zu verbinden. Insbesondere ist es formschlüssiges und/oder stoffschlüssiges Verbinden des Hitzeschutzelements mit dem Kunststoff denkbar, während der Kunststoff geformt wird. Beispielsweise wird das Hitzeschutzelement derart vollständig in den Kunststoff eingebettet, dass das Hitzeschutzelement vollumfänglich von dem Kunststoff umgeben ist beziehungsweise wird.
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Durch das Verbinden des Kunststoffes und somit des Behälters mit dem Hitzeschutzelement während des Formens des Kunststoffes bilden das Hitzeschutzelement und der Kunststoff beziehungsweise der Behälter eine zusammenhängende und beispielsweise nicht-zerstörungsfrei trennbare Baueinheit, welche besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstig hergestellt werden kann.
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Da das Hitzeschutzelement gegenüber dem Kunststoff hitzebeständiger ist beziehungsweise aus einem Material hergestellt ist, welches hitzebeständiger als der Kunststoff ist, sorgt das Hitzeschutzelement für eine besonders vorteilhafte Feuerbeständigkeit des Behälters. Wird der fertig hergestellte und somit mit dem wenigstens einen Hitzeschutzelement versehene Behälter beispielsweise offenem Feuer ausgesetzt, so kann das als Hitzeschutz fungierende Hitzeschutzelement ein übermäßiges Schmelzen des Kunststoffes vermeiden beziehungsweise hinauszögern, sodass der Behälter dem offenen Feuer und somit hohen Temperaturen besonders lange standhält, ohne dass es zu Leckagen, infolge derer das von dem Behälter aufgenommene Medium aus dem Behälter austreten kann, kommt. Somit wird ein zeitlicher Puffer erzielt, welcher die Erfüllung von Brandprüfungen beziehungsweise Brandschutzvorgaben ermöglicht. Gleichzeitig können der Einsatz von zusätzlichen Anbauteilen zum Schutz des Behälters vermieden werden, sodass es nicht möglich ist, derartige Anbauteile zum Schutz des Behälters nach dessen Herstellung an dem Behälter anzubringen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn der Behälter als Tank, das heißt als Kunststofftank, zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, hergestellt wird. Ein solcher Kunststofftank kommt beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz, um flüssigen Kraftstoff zu speichern. Mittels des flüssigen Kraftstoffs kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs betrieben werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Kunststofftank auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit dem wenigstens einen Hitzeschutzelement, insbesondere mit mehreren Hitzeschutzelementen, versehen werden, sodass der Kunststofftank eine besonders lange Zeitspanne offenem Feuer beziehungsweise hohen Temperaturen standhalten kann, ohne dass es zu Leckagen beziehungsweise einem Kraftstoffverlust oder einem Kraftstoffaustritt aus dem Kunststofftank kommt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellens eines Behälters zum Aufnehmen eines Mediums, insbesondere eines Fluids, bei welchem der Behälter mittels eines Herstellungsverfahrens aus einem Kunststoff geformt wird, wobei zumindest ein Teilbereich des Behälters mit wenigstens einem gegenüber dem Kunststoff hitzebeständigerem Hitzeschutzelement versehen wird, indem das Hitzeschutzelement während des Formens mit dem Kunststoff verbunden wird.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters 10 zum Aufnehmen eines Mediums, insbesondere eines Fluids. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um einen Kraftstoff, insbesondere um einen flüssigen Kraftstoff, welcher in fertig hergestelltem Zustand des Behälters 10 in dem Behälter 10 aufgenommen und somit beispielsweise gespeichert werden kann. Somit ist der Behälter 10 beispielsweise ein Tank, insbesondere ein Kraftstofftank, welcher beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, verwendet werden kann. Das Kraftfahrzeug umfasst in seinem fertig hergestellten Zustand beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Um das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine anzutreiben, wird die Verbrennungskraftmaschine mit in dem Kraftstofftank (Behälter 10) gespeichertem, flüssigem Kraftstoff versorgt. Bei dem flüssigen Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um einen Dieselkraftstoff oder um einen Ottokraftstoff.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird der Behälter 10 mittels eines Herstellungsverfahrens aus einem Kunststoff 12 beziehungsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, indem der Kunststoff 12 mittels des Herstellungsverfahrens beziehungsweise während des Herstellungsverfahrens geformt wird. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird als das Herstellungsverfahren ein generatives Fertigungsverfahren verwendet, wobei es sich bei dem generativen Fertigungsverfahren um Rotationssintern handelt. Das Rotationssintern wird üblicherweise auch als Rotationsschmelzverfahren oder Rotationsgießen bezeichnet.
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Zum Durchführen des Rotationssinterns wird ein Werkzeug 14 verwendet, welches einen Rotationsarm 16 und eine Form 18 mit einem ersten, unteren Formteil 20 und einem zweiten, oberen Formteil 22 umfasst. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Formteile 20 und 22 jeweilige Kavitäten 24 und 26 aufweisen beziehungsweise begrenzen, wobei die Kavitäten 24 und 26 in geschlossenem Zustand der Form 18 einen Formraum 28 bilden beziehungsweise begrenzen. Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens ist die Form 18 geöffnet, und der Kunststoff 12 wird in das Formteil 20, insbesondere in die Kavität 24 des Formteils 20, eingebracht, insbesondere eingefüllt. Dabei wird der Kunststoff 12 beispielsweise als Pulver bereitgestellt und die Kavität 24 eingebracht.
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Bei einem sich an den ersten Schritt S1 anschließenden zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird die Form 18 geschlossen, indem die Formteile 20 und 22 aufeinander zu bewegt und dadurch zusammengesetzt werden. In der Folge bilden die fluidisch miteinander verbundenen Kavitäten 24 und 26 den Formraum 28, in welchem der zunächst pulverförmige Kunststoff 12 aufgenommen ist. Durch das Schließen der Form 18 ist der Formraum 28 geschlossen und für den im Formraum 28 aufgenommenen Kunststoff 12 dicht, sodass der Kunststoff 12 beim Rotieren der Form 18 nicht aus der Form 18 austreten kann. Außerdem wird bei dem zweiten Schritt S2 der in dem Formraum 28 und somit in der Form 18 aufgenommene Kunststoff 12 erhitzt. Hierzu wird beispielsweise die Form 18 erhitzt, indem zumindest eines der Formteile 20 und 22, insbesondere beide Formteile 20 und 22, erhitzt werden. Durch dieses Erhitzen wird der in dem Formraum 28 aufgenommene Kunststoff 12 zumindest teilweise geschmolzen beziehungsweise an- oder aufgeschmolzen.
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Ferner wird bei dem zweiten Schritt S2 die Form 18 um zwei zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufende Rotationsachsen rotiert, was in der Fig. durch Pfeile 30 und 32 veranschaulicht ist. Diese Rotation der Form 18 um die Rotationsachsen wird mittels des Rotationsarms 16 bewirkt. Mit anderen Worten wird die Form 18 mittels des Rotationsarms 16 um die zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Rotationsachsen rotiert. Durch dieses Rotieren der Form 18 wird der in dem Formraum 28 aufgenommene, erhitzte Kunststoff 12 rotiert und dabei gegen Innenwände der Form 18, insbesondere der Formteile 20 und 22, geschleudert. Der in dem Formraum 28 aufgenommene Kunststoff 12 wird beispielsweise erwärmt, bevor und/oder während die Form 18 um die Rotationsachsen rotiert wird. Der Kunststoff 12 ist ein Rohstoff, welcher durch das Erhitzen schmilzt und sich durch die Rotation der Form 18 zunehmend an den Innenwänden der Form 18 anlegt. Dadurch wird aus dem Kunststoff 12 eine Wandung des Behälters 10, insbesondere schichtweise, aufgebaut. Durch das Rotieren der Form 18 und dadurch, dass sich der an- und/oder aufgeschmolzene Kunststoff 12 infolge des Rotierens der Form 18 an die Innenwände der Form 18 anlegt, wird der Kunststoff 12 geformt, wodurch der Behälter 10 aus dem Kunststoff 12 geformt wird.
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Um nun das Medium, insbesondere den Kraftstoff, mittels des Behälters 10 auf besonders vorteilhafte Weise aufnehmen beziehungsweise speichern zu können und dabei die Kosten der Herstellung des Behälters 10 besonders gering halten zu können, wird zumindest ein Teilbereich des Behälters 10 mit wenigstens einem gegenüber dem Kunststoff 12 hitzebeständigeren Hitzeschutzelement 34 versehen, indem das Hitzeschutzelement 34 während des Formens des Kunststoffes mit dem Kunststoff verbunden wird.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Hitzeschutzelement 34 in die Kavität 24 eingebracht beziehungsweise in der Kavität 24 angeordnet wird, beispielsweise bevor der Kunststoff 12 in die Kavität 24 eingebracht wird. Somit ist es bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel vorgesehen, zunächst das Hitzeschutzelement 34 und danach den Kunststoff 12 in die Kavität 24 einzubringen, wobei das Hitzeschutzelement 34 eine solche Form aufweist, dass das Hitzeschutzelement 34 einen Aufnahmeraum 36 aufweist. In diesen Aufnahmeraum 36 wird der Kunststoff 12 eingebracht. Ferner ist es denkbar, den Kunststoff 12 in den Aufnahmeraum 36 einzubringen und dann das Hitzeschutzelement 34 zusammen mit den bereits in dem Aufnahmeraum 36 angeordneten Kunststoff 12 in die Kavität 24 einzubringen.
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Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die Form 18 um die Rotationsachsen rotiert, wodurch die Wand des Behälters 10 aufgebaut und somit der Behälter 10 hergestellt wird, indem der Behälter 10 aus dem Kunststoff 12 geformt wird. Während des Herstellens des Behälters 10, das heißt während des Formens des Kunststoffs 12 wird das Hitzeschutzelement 34 mit dem Kunststoff 12 verbunden.
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Bei einem vierten Schritt S4 wird, insbesondere nachdem der Behälter 10 beziehungsweise der Kunststoff 12 abgekühlt ist, die Form 18 geöffnet, sodass der mit dem Hitzeschutzelement 34 versehene Behälter 10 aus der Form 18, insbesondere aus dem Formteil 20 beziehungsweise der Kavität 24 entnommen werden kann. Da der Behälter 10 durch Rotationssintern hergestellt wird, handelt es sich bei dem Behälter 10 um ein Sinterprodukt, welches mit dem Hitzeschutzelement 34 versehen ist.
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Aus der Fig. ist insbesondere erkennbar, dass durch das Formen des Kunststoffs 12 wenigstens ein Aufnahmeraum 38 des Behälters 10 hergestellt wird, in dessen Aufnahmeraum 38 das Medium, beispielsweise der Kraftstoff, aufnehmbar ist. Dabei ist beispielsweise das Hitzeschutzelement 34 auf einer dem Aufnahmeraum 38 abgewandten Außenseite 40 angeordnet, wobei das Hitzeschutzelement 34 beispielsweise derart angeordnet wird, dass es zumindest einen Teilbereich einer dem Aufnahmeraum 38 abgewandten, außenumfangsseitigen Mantelfläche 42 des Behälters 10 umgibt. Durch das Versehen des Behälters 10 mit dem Hitzeschutzelement 34 kann eine besonders vorteilhafte Feuer- beziehungsweise Hitzeschutzbeständigkeit realisiert werden, sodass der Behälter 10 mit dem Hitzeschutzelement 34 offenem Feuer beziehungsweise hohen Temperaturen eine besonders lange Zeitspanne standhalten kann, ohne dass es zu Leckagen, infolge derer es zu einem Austritt von in dem Aufnahmeraum 38 aufgenommenem Medium kommen kann, kommt.
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Die Verwendung des Rotationssinterns ist insofern vorteilhaft, als dadurch auch eine komplexe Struktur beziehungsweise eine komplexe Geometrie des Behälters 10 auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden kann. Dadurch kann der Tank besonders vorteilhaft angeordnet und beispielsweise über einem Radlauf einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs verbaut werden.
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Das Hitzeschutzelement 34 ist beispielsweise aus hitzebeständigem Pulver und/oder Sand gebildet und/oder umfasst wenigstens eine hitzebeständige Matte und/oder wenigstens eine hitzebeständige Folie und/oder wenigstens ein hitzebeständiges Gewebe. Dadurch, dass das Hitzeschutzelement 34 während des Formens des Kunststoffs 12 mit dem Kunststoff 12 verbunden wird, wird das Hitzeschutzelement 34 auf besonders zeit- und kostengünstige Weise in den als Kunststoffteil ausgebildeten Behälter 10 eingebracht. Dabei ist es denkbar, dass das Hitzeschutzelement 34 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Behälter 10 beziehungsweise in den Kunststoff 12 eingebettet wird. Die Verwendung des Hitzeschutzelements 34 führt zu einer Optimierung der thermischen Beständigkeit des Behälters 10. Beispielsweise ist der Behälter 10 lediglich lokal beziehungsweise bereichsweise und dabei insbesondere in beanspruchten Bereichen mit dem Hitzeschutzelement 34 versehen, um dadurch das Gewicht des Behälters 10 besonders gering halten zu können.
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Das aus einem hitzebeständigen Material gebildete Hitzeschutzelement 34 wird beispielsweise so in das als Fertigungswerkzeug fungierende Werkzeug 14, insbesondere in das Formteil 20, angebracht, dass das Hitzeschutzelement 34 während des Herstellungsverfahrens, insbesondere während des Rotierens der Form 18, an seiner gewünschten Position bleibt und sich anschließend einfach aus der Form 18 entfernen lässt. Durch das Verbinden des Hitzeschutzelements 34 mit dem Kunststoff 12 bilden der Behälter 10 und das Hitzeschutzelement 34 eine zusammenhängende Baueinheit, welche als Einbauteil aus der Form entnommen werden kann.
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Das Hitzeschutzelement 34 soll beispielsweise im Brandfall ein übermäßiges Schmelzen beziehungsweise ein übermäßig schnelles Schmelzen des Kunststoffs 12 vermeiden oder hinauszögern, sodass ein zeitlicher Puffer erzielt werden kann. Dieser Puffer kann beispielsweise die Erfüllung von Brandprüfungen beziehungsweise Brandschutzvorgaben ermöglichen. Ferner kann der Einsatz von zusätzlichen Anbauteilen zum Schutz des Behälters, welche nach der Herstellung des Behälters 10 an diesen angebracht werden, vermieden werden, sodass entsprechende zusätzliche Arbeitsaufwände vermieden werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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